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TW569484B - Monoblock battery assembly - Google Patents

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TW569484B
TW569484B TW88114357A TW88114357A TW569484B TW 569484 B TW569484 B TW 569484B TW 88114357 A TW88114357 A TW 88114357A TW 88114357 A TW88114357 A TW 88114357A TW 569484 B TW569484 B TW 569484B
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TW
Taiwan
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cell
battery
item
coolant
patent application
Prior art date
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TW88114357A
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Inventor
Dennis A Corrigan
Philippe Gow
Lin R Higley
Marshall D Muller
Anthony Osgood
Original Assignee
Ovonic Battery Co
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Description

569484 A7 B7 五、發明說明（1) 發明背景 發明領域 本發明一般相關於可再充電之高容量電池、模組及包裝 的改善。特定的，本發明相關於多細胞，單塊電池，個別細胞間 的電器互相連接以及値別細胞的電解物質封入物。 發明背景 可再充電稜拄的電池可用在多種類的工業及商業應用， 例如叉形舉高器，高爾夫車，不斷電電源及電動車。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可再充電鉛酸電池是目前最廣泛使用的電池形態。鉛酸 電池為内燃引擎之啟動馬達的有用電源。然而，其低能量密度， 大约3Q Wh/kg，及其無法充分排熱，使之再在電動汽車、混合電 動汽車及2-3輪速克達/摩托車的不實用電源。使用鉛酸電池的電 動汽車在需要再充電前僅有一短期間，需要大約6到12小時做再 充電並包含有毒物質。另外，使用鉛酸電池的電動汽車的加連緩 慢，對深度放電的容忍度差，而一電池的壽命只有大約20QQQ英 哩。 鎳金屬混合電池("鎳氫電池"〉則遠優於鉛酸電池，而鎳氫 電池為用在電動汽車及其他形式之交通工具推進力的理想電池。 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 569484 A7 B7 五、發明說明（2) 例如，鎳氫電池，例如那些在〇vsh丨nsky及Fetcenko的未議決美 國專利申請案第07/934,976號中說明的，那些揭示在此一併做 參考的，有者比鉛酸電池為高的能量密度，可提供電源給電動汽 車在需要再充電前跑250英哩，可以在15分鐘内再充電，並且 不包含有毒物質。使用鎳氢電池的電動汽車經展示具有優秀的加 速，而電>也寿命超過1Q0，QQQ英哩。 有大量的研究在過去用來改善鎳氬電池的電源及電荷容 量的電化學觀點，其在美國專利第4096,667及5,104,617號及 美國專利申請案第Q7/746，Q15及07/934,5176號中有詳細的討 論。所有這些的内容特定地一併做為參考。
Qvop·丨G電地公司已為電動汽車應用發展出容量範圍從9Q 到150Ah的高能量及高電源的鎳金屬混合電他，而混合電動汽車 應用則範圍是從3Q-6Q Ah。目前，對於某些應用，例如電源輔助 HEV，甚至需要5到20 Ah的較小容量範圍。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，電池電極的外觀比例在採用非常短罐時變得不當 的寬。因此，對於適用EV大小的電池(大約5Q到1QQ Ah)足印的 單一細胞，實際的容量較低限大約為25-30Ah。要遠到大約2QAh 的高電源HEV電池，可以使用較小的足印，並設計得讓較小的罐 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G x 297公爱) ^ 569484 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（3) 可提供大約12-15 Ah的電池。然而，這些較小細胞沒有提供特定 電源或特定能量的改善。事實上，同樣的特定電源及特定能量而 電源及能量密度隨較小尺寸罐而減少，除非此電極突出物配置及 細胞硬體重新設計並重新充分利用。 目前稜枉電地之小電ί也設計的最大問題是儲存能量的每 單元成本(特定成本)隨著大小減少而增加。這是因為細胞硬體零件 的成本不必然隨尺寸成比例調整。某些成本更加相關於所採用的 零件數目，其通常不完全會因較小電池而減少。為此原因，需要 新的電池設計。 另外，應注意的是直到最近鎳氫電池效能的機械及熱方 面仍被忽略。例如，在電動汽車中，電池重量是相當重要的因素， 因為電池重量是汽車重量的最大成份。為了這個理由，降低個別 電池重量是在設計電動引擎汽車時的重要考量。除了降低電池重 量，電池模組的重量必須減輕，而仍可負擔模組的必要機械需求(也 就是，容易輸送，強健等等）。還有，當這些電池模組結合於電池 包裝系統中時(例如在電動汽車中使用〉此電池包裝零件必須儘可能 的輕。 特別要注意的是電動汽車的應用帶入一個熱管理的關鍵 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） -----— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _ ··線； 569484 A7 — B7 五、發明說明（4) 需求。這是因為個別電池被緊密的包裹在一起而許多電池在電氣 上及熱傳導上是連接在一起。因此，因為本質的趨勢在充電及放 電期間會產生相當多的熱，電動汽車的可工作電池設計是由所產 生的熱翅否被充分控制來評斷的。 熱來源主要有三重。第一，因為汽車在熱的氣候中操作 造成的周圍的熱9第二，電阻性或充電或放電時|2R的加熱，其 中I代表的是流入或流出電池的電流，而R是電池的電阻值。第 三，很大量的熱是在因氣體複合造成過度充電的期間所產生的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 而上面的參數大體而言對所有的電氣電池系統是报普遍 的，對於鎳金屬的混合電池系統特別重要。這是因為鎳氣電池有 這知：同特疋池》里且充電及放電電流也很南。例如，要在^]、時内 充電好一鉛酸電池，可以使用35安培而再充電鎳氫電池可以用 3.QQ安培可以做相同的一小時再充電。第二，因為鎳氫有極優的 能;Τ禮度(也就κ ’能量儲存的非常緊密)熱消散則比雜酸電池困 難。這是因為表面積對容積比遠比鉛酸的為小，這表示鎳氫電池 產生的熱2_5倍於鉛酸所產生的，熱消散的表面積減少。 下面的說明性範例對於了解在設計電動汽車的鎳氢電池 包裝所面對的熱管理問題上很有用。在通用汽車的美國專利第 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 Α7 _ _Β7 五、發明說明（5) 5,378,555號(在此一併做為參考），說明了利用鉛酸電池的電動汽 車電池包裝。此電池包裝系统，利用船酸電池的，有大約13 k\A/h 的容量，重量大約8QQ磅，並且交通的範圍大約9Q英哩。藉由 以相同大小的〇vonic電池包裝取代鉛酸電池包裝，容量增加到35 kWh而交通範圍延伸到大约25Q英哩。這頊比較的一個隱喻是在 一個15分鐘的再充電中，供應到鎳氫電池包裝的電源是供應要 鉛酸電池包裝的2·7倍，因其成比例加入的熱。然而，這種情形 在放電期間有點不同。要運轉一汽車在高速公路維持定速，電池 上流出的電流不論是錄氮電池或錯酸電池都是相同的（或任何為 此考量的其他電源）。基本上的推動汽車的電動馬違並不知道也不 管要從那裡取得能量或者是什麼形態的電池供應這電源。放電時 鎳氫電池及鉛酸電池在加熱上的差異是放電的長度。也就是，因 為鎳氡電池將比鉛酸多推動汽車2.7倍的範圍，在有機會“冷卻下 來”之前有更長的時間。 再者，在充電及放電鎳氫電池期間產生的熱對於小的消 費型電池或甚至較大電池在只單獨用於有限期間通常不是問題， 用做連續電源的大電池，特別是在超過一個電池串連或並聯使用 時，例如衛星或電動車，確實在充電及放電時產生足夠的熱而影 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
· 569484 Α7 Β7 五、發明說明（6) 響電池模組或電池包裝系統的最終效能。 因此，存在本技藝對電池、電池模組及電池包裝系统設 計上的需求，其降低整體重量並結合成功操作電動車所必要的熱 管理，而不須降低其能量儲存容量或電源輸出，增加電池的可靠 性及降低成本。 簡單的說明，先前技藝並未教授整合的電池組態/内部設 計，電池模組，及熱管理的電池包裝系統，其重量輕，簡單，不 昂貴並結合電池、模組及包裝的結構支撑，並具氣冷或水冷熱管 理系統。 發明概要 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此揭示的是一多細跑，單塊電池，其包含:·電池盒子； 以及複數個電化學細胞，配置在電池盒子内的複數個電氣上互連 的細胞，每個電化學細胞包含：a>至少一個正電極；b)至少一個 負電極；c)隔離板，電氣絕緣正電極與負電極，但允許電極與負 電極間的離子輸送；d>圍繞並溼潤電極及隔離板的電解物質；及 e)圍繞並封住電極，隔離板與電解物質的封入物；有著大小可讓 氣體與電解物質都通過的開口之封入物；此開α還包含不吸水裝 置來隔離每個細胞的電解物質，而讓每個別細胞產生的氣體可自 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 569484 Α7 Β7 五、發明說明（7) 該細胞的封入物逸出。 此多細胞，單塊電池還可以包含基座，盒子蓋子，及電 池端子β此電池端子提供電氣連接到此盒子中該互相連接電化學 細胞。此端子可以透過該盒子蓋子電氡連接到該互相連接細胞的 金屬葉片物質形成。此金屬葉片可以包含銅/鎳薄層葉片物質。 在較佳具體實例中，此電池盒子是以塑膠形成，雖然不 鏽鋼形成另一個較佳具體實例。此構造多細胞，單塊電池的電化 學細胞為鎳金屬氫化物細胞，其中每個細胞的負電極是由氲储存 物質形成，而每個細胞的正電極是由鎳氫氧化合物質形成。此電 池盒子蓋子包含非傳導性物質來絕緣電池端子輿盒子，如果盒子 是用傳導性金屬物質做的。此非傳導性物質最好是用藉黏著劑附 著在盒子蓋子的驗玻璃物質形成。此封入物是由非傳導性聚合物 質形成，其對電池的電化學環境是惰性的。此非傳導性的聚合物 質最好包含聚丙烯。複數個電化學細胞的每一個包含複數個正電 極以及複數個負電極，而每個封入物包含一開α，電池氣體可以 從之滲透出去但電池電解物質則不會。 在本發明的另一個較佳具體實例中，揭示一多細胞，塑 膠的單瑰電池，此電池包含；具有四個一體成形邊壁的電池盒子， 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 Α7 _ Β7 五、發明說明（8) 一體成形的基座，以及上蓋；以及配置在電池盒子内複數個電氣 互連的電化學細胞，此複數個電化學細胞的每一個包含；a)至少 一個正電極；b)至少一個負電極；c)隔離板，電氣的絕緣正電極與 負電極，但允許電極與負電極間的離子輸送；及d)圍繞並溼潤電 極及隔離板的電解物質；此電池盒子包含；細胞可有效的配置其 中的複數個個別封入物，這樣的話每個細胞的電解物質與細皰的 所有其他部份絕緣，而來自每個細胞的氣體從此封入物逸出到電 池盒子中；複數個互相連接的冷卻劑通道，此冷卻劑通道配置其 間，並與至少兩個電化學細皰有熱接觸，而冷卻劑流經此冷卻劍 通道'^ 從每個細胞放出的氣體分配在盒子中的同壓容器。至少 一個壓力排氣孔用來提供放出氣體的壓力釋放。一氣體滲透不吸 水物質可用來防止細胞之間的電解物質流通。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 複數個細胞可以經電流收集突出物透過其封入物做电連 的互相連接，藉由焊接一細胞的正電極到相鄰細胞的負電極。& 連結器最好由鎳形成，鎳與銅則更好。此互相連接由EDPM橡皮 填塞物密封，其可能包含熱溶黏合劑或環氧基樹脂黏合劑。 同樣在此揭示的水冷，塑膠電池盒子包含複數個電化擊 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 569484 A7 B7 五、發明說明（9) 細胞，此改善包含；來自塑膠盒底部中冷卻通道的流經冷卻液向 上通過冷卻通道，其冷卻至少一電化學細胞的一表面部份，跨此 表面並向下經冷卻通道，其冷卻至少一細胞的一表面的其餘部份， 並向外道此塑膠盒子底部的另一個冷卻通道。 同樣在此揭示的世高容量，高能量電池模組包含複數個 個別稜拄電化學細胞，封入在盒子，至少兩組的雙細胞被電器的 並聯地互相連接而每個這組並聯互相連接細胞彼此串連的電器互 相連接。 同樣在此揭示的是塑膠的單塊稜柱電池盒子，具複數個 個別電化學細胞電氣互相連接並有效配置其中的此盒子；具一體 成形之邊壁及底壁的盒子，此改善包含；至少一可插入的分隔加 入來有效的配置在此盒子的雨邊壁之間，以結合此盒子壁或其他 分隔形成一或多個細跑的封入物。 圖式簡述 圖1為具複數個電化學細胞配置其中的單一電池盒子平 面圖； 圖2為說明本發明電池盒子的平面圖，其中有五個電化 學細皰串連地連結； 11 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項S寫本頁) 訂·
•線J 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 A7 B7 五、發明說明（1G) 圖3a為同時顯示基底與蓋子的單塊電池盒子立體圖； 圖3b為單塊電池盒子基底的立體圖； 圖4為單塊電池基底的平面底視圖； 圖5為顯示冷卻液流經冷卻通道路徑的冷卻液分隔的側 視圖； 圖6為單塊電池盒子的蓋子上視圖；以及 圖7為顯示電極如何經分隔壁互相連接的草塊電池的側 視圖。 本發明的詳細說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在此揭示為多細胞，單塊電池。此電池包含複數個電化 學細胞在單一壓力容器或電池盒子中。每個細胞的電解物質與剩 餘細胞絕緣而此單一電池可當做此細胞的封入物以及當做單一壓 力/氣體容器。本發明的電池設計具有許多優點。本發明設計可以 讓有傳統電池的部份電流容量之此電池用傳統的細胞罐子硬體與 電極組合。再者’本設計保有傳統設計的南指定能量。另外，此 設計的指定的功率可以增加到超過傳統的設計，藉由利用相對的 電極突出物設計(在之下討論）。本設計以$/kWh為單位的指定成本 低於傳統的設計，因為減少的硬體成本降低零件成本。還有，利 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 569484 A7 B7 五、發明說明（u) 用本發明設計之電池發展時間較傳統電池的發展時間縮短，因為 可以利用原有的零件。最後，本發明設計的電池可利用原有的模 組及包裝設計及硬體組合成模組及包裝。 傳統鋼罐中的這種多細胞電池的生產概念上是相當直接 的。然而，當特定的結構節以說明時，產生某些特定的問題，本 發明者為之設計此解決方法。此基本的創新電池設計採用單一不 鏽鋼罐中的多細胞。此細胞的電氣接腳在内部$連的連接來提供 單一細胞電壓的加總到罐子的端子。在罐子上只有兩個外部端子，就 如同目前的傳統細胞設計。要避免細胞間自行放電的電氣短接路 徑，每個細胞的電解物質與其他細胞絕緣。因此，此個別的細胞 堆疊需要電化學的彼此絕緣，除了電氣連接以外。此單一罐子係 作為每個細胞的壓力容器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 製作多細胞單一罐子電池的最簡單方法是準備幾個部份 的電極堆疊，將之插入塑膠袋中，將產生的堆疊串連地焊接，將 此細胞插入罐子並將端點細胞焊接到罐子的端子。這項設計的一 個問題是細皰電解物質可能從一個細胞洩漏到另一個細胞以及到 共同的罐子中。電解物質洩漏可能發生位置是在細胞限制袋的頂 部’氣體從細胞逸出的地方，以及細胞互相連接焊接接合處，在 13 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 569484 Α7 Β7 五、發明說明（12) 這樣焊接經細胞限制袋發生時。 圖1顯示本發明的多細胞單塊電池之具體實例的簡化 圖。圖1顯示單一電池盒子1。配置在電池盒子i中的是複數個 電化學細胞3。 每個電化學細胞3包含至少一個正電極5以及至少一個 負電極7。每個細胞還包含隔離板9 ’其電氣上的絕緣正電極與 負電極’但可允許正電極與負電極間的離子輸送。每個細胞還包 含電節敎質’其圍繞並渔潤細胞中的電極與隔離板。每個細胞還 包含細跑封入#; Μ，其圍繞並密封電極、隔離板及細跑中的電解 物質。 此電池盒子可包含-好罐子、罐子的蓋子以及電池端 子。此電池端子提供電氣連制此盒子中電氡互姆接的細胞。 此電地端子可包含金屬葉片物質連接到盒子中互相_的電化學 細胞，鉍由盒子蓋子。此金屬葉片物質可包含鋼仏桌薄葉片物質。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此電池盒子可以塑膠形成。替代的。此電池盒子可用不 鏽鋼形成。此電池盒子蓋子可包含非傳導性物縣絕緣電池端子 與不鏽鋼盒子。此非傳導性物質可包含酚玻璃物質。此酚玻璃物 質可藉由黏合劑附著在蓋子的盒子。 14
569484 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（13) 細跑封入物11可包含一非傳導性聚合物質’其插入到電 池的電化學環境。此非傳導性聚合物可包含聚丙烯。其還包含力 量強化填充物。此細胞封入物11將每個細胞的電解物質與電池内 所有其他細胞的電解物質絕緣。然而，此封入物可以讓該細跑產 生的氣體通過進入電池盒子。這可以藉由在細胞封入物中放一個 開口做到，其大小可以讓氣體及電解物質都通過。此開口由一不 吸水裝置覆蓋來防止電解物質的通過(因而絕緣每個細胞的電解物 質）而讓每個細胞產生的氣體從該細胞的封入物逸出。最好，此 不吸水裝置是不吸水物質，其可以讓氣體逸出但防止電解物質通 過。不吸水物質的範例包含有碳酸鈣填充物的聚乙烯。此不吸水 物質最好有面積足以容納過度充電放出速率的氣體擴散表面σ對 於12Ah容量的電化學細跑而言，表面積可以在大約5cm2到50cm2 之間。 圖1還顯示速接到每個正與負電極的電流收集突出物13a 及13b。圖1中，此突出物i3a連接到每個正電極而突出物 連接到每個負電極。所有連接到正電極的電流收集突出物13a接 合在一起形成，•正極的互相連接"15a。同樣的，所有的負極突出物 13b接合在一起形成"負極的互相連接"15b。最好，此突出物以焊 15 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再填寫女 ιδ· -丨線』 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 569484 A7 B7 五、發明說明（14) 接來機械上的接合在一起。如注意到的，此個別電化學細胞以電 氣地互相連接。大體上，每個細胞可以串連地或並聯地連接到另 一個細胞。最好，所有的細胞_連的電氣連接在一起。一般而言， 此電化學細胞經過封入物_連的電氣連接，藉由將一細胞的正互 相連接電氣地連接到下一個細胞的負互相連接。在細胞間的串連 互相連接顯示在圖2中。圖2顯示五個•連地互相連接在一起的 電化學物細胞21、22、23、24、25。當_連的互相連接藉由將 第一細胞21的正互相連接15a連接到第二細胞22的負互相連接 15b達成。此第二細胞22的正互相連接電氣地連接到第三細胞23 的負互相連接等等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 最好，此正輿負互相連接15a及15b藉由將互相連接焊 接在一起而電氣地連接。"連接間隔”15c可焊接在互相連接之間來 提供相鄰電化學細胞間的距離。此連接間隔15c可以包含鎳、銅、 鎳合金，銅合金、鎳銅合金，銅鎳合金。進一步此連接間隔可同 時包含銅與鎳。例如，此連接間隔可包含鎳鍍銅，或此連接間隔 可包含詖鎳圍繞的銅控制部份。替代的，此連接器可能包含以鎳 線在其縱長上包覆的鋼圓拄體。此電氣的連結係透過細胞封入物 完成。互相連接接合在一起的區域稱為”互相連接區域"。電解物質 16 ^本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 569484 A7 B7 五、發明說明（15) 可以從此互相速接區域上的每個細胞封入物中逸出是可能的。要 防止電解物質的逸出，每個細胞封入物由"互相連接區域密封”在此 互相連接區域上密封。互相連接區域密封可以包含聚合物填塞物， 例如EDPM橡夥填塞物。再者，此互相連接區域密封可以從的包 含熱溶黏合劑以及環氧基樹脂的群組中選出。 此電化學細胞可以是錄金屬氫化物細胞。此例中，每個 細胞的負電極是由氫儲存物質形成，而每個細胞的正電極是由鎳 氫氧化物質形成。 範例1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一個三細胞的電地被組合在單一的不鏽鋼罐子中。每個 細胞包含出入隔離聚丙烯袋中的電極堆疊。每個細胞中的電節物 質被此塑膠袋絕緣，其係以每個細胞頂的不吸水物質之屏障修改 而成。此三細胞電池共用單一罐子、單一排氣孔以及單一組的端 子。在罐子内的細胞間11連接是由TIG串連地將每個細胞的焊 接突出物束焊接在一起做成的。外圍細胞的此焊接突出物連接器 被TIG焊接到罐子的端子。 每個電極堆疊包含6個正與7個負電極。正電極包含鎳 氫氧化物粉末附著在泡沫狀的鎳基質中。正電極每個厚為31密 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 569484 A7 B7 五、發明說明（16) 爾而重量為大约3Q克。每個細胞的設計正極容量大約為3QAh。 負電極在鎳基質上包含MF-139Z金屬氫化物合金(標稱的混合為
Ti 9_Q%、Zr 27·〇%、V 5Ό%、Ni 38.Q%、Cr 5.Q%、Mn 16.Q%)。 負電極每個厚為14 mil而重量大約為23.3克。細胞的設計負極 容量大約為5QAh，產生設計的化學量比例負極對正極。 厚的，5Q g/m2，的隔離板放置同時圍繞正舆負電極。電解物質填 充容積為每個細胞30重量％κ〇Η的2.3g/Ahx30Ah = 69g。 電解物質的絕緣是藉由將個別細胞封入在相隔8密爾的 聚丙烯袋中。此細胞以壁上串連的組態焊接。也就是，個別細跑 的電極突出物在聚丙烯袋頂上_連的焊接。要防止電解物質從袋 頂洩漏，並可以讓氣體逸出，高度防水的，氣體可滲透的，可熱 密封的薄膜物質覆蓋在每個聚乙烯袋的上方三分之一處。三個熱 密封線用來強化力量並保證袋頂周圍的密封。第二個屏障插入在 突出物區域上來防止電解物質的向上蔓延及至電極的鎳突出物。 聚乙烯管放入狹槽並壓迫突出物焊接區域而允許箝制於互相連接 面積附近的袋頂。此管被填滿環氡基樹脂來完整地密封突出物面 積及袋面積的頂部。 此電解物質藉由注射加入到每個細胞並允許浸泡到隔離 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 人-a· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 A7 B7 五、發明說明（17) 板及金屬板中。此電池接著抽成真空來將KOH進一步推入到電 極的空隙面積中。在最後加入KQH後，一捲的排水可熱密封的薄 膜被插入到每個細胞頂作為排拒面積來將電解物質的湧出或一堆 可見的飛濺撿到最少。 此電池詖密閉的焊接並安裝一隔膜棑氣孔。此電池接著 壓縮到1650磅並加以6CTC的熱處理3天。在熱處理後，此壓縮 降到5Qpsl而電池利用標準的電氣充電塑造程序形成。 雨個三重細胞電池根據上述的製造處理構成。在塑造後， 此多細胞、單罐電池的開路電壓超過4V，表示三個細胞$連。此 電池在C/3放電到2·7 V或每個細胞0.9 V並接著在C/1Q進一步 放電至0.9 V或每個細胞0.3V。此放電曲線類似於中點電壓3.67 V，三倍於單一細胞控制的1.22 V中點電壓的鎳氫細胞放電曲線。 此放電容量為29-3QAh，在良好的符合情況下設計容量為3QAh。 14·種表現因而類似於三個奉連3Q Ah細胞的放電。兩個電池中， 所有的三個細胞一起動作而充電的狀態在細胞間有著良好的平 衡。很重要的是要注意所顯示的放電西線沒有次要高原表示為不 平衡細胞。特定的能量些徵的低於相當的單一細胞，主要是因為 二重細胞罐電池的化學量比例因為設計細節而較高。 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 言 Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 A7 B7 五、發明說明（18) 三重細胞罐電池的交流阻坑為5.2 mohm相較於控制細 胞的0.7 mohm。理論上，每個90 Ah細胞的阻抗應該略高於1 〇0 Ah 控制細胞的3倍。因為在每個多細胞罐中的三個細胞為串連的， 此三細胞罐電池應該超過於控制細胞的3 X 3 = 9倍或9 X (17 = 6.3 mohm。實際的阻抗略低於5.2 mohm，應可期待在此設計有 顯示出的優異電源效能。 由脈衝電源測試得到的特定電源效能為在5Q% DQD的 194-2Q7 W/kg，及在 80% DOD 的 163-18Q W/kg。此電源效能相 當於或略高於控制細胞上觀察到的在5Q% DQD 19Q W/kg及在 8Q%D〇D 的 160W/kg。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在開迴路成立之前或之後的放電曲線顯示出平滑的放電 曲線，沒有次要的高原表示為不平衡細胞。自行放電率為48小時 的7-12%，相當於9%左右的MF139z合金的控制細跑。如果提 供了電解物質在細胞間流通則可期待在自行放電之後的短接路 徑，狀態改變的不平衡。這可屐露出細胞間的良好電氣絕緣。 此多細胞罐電池在塑造調節、小循環、及測試期間經歷 數個很多充電-放電週期。一般在這些週期期間内發展出來的容量 沒有故障的跡象，因為電解物質短接的路徑。 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 569484 A7 B7 五、發明說明（19) 有了第一組多細胞電池的成功，發明者尋找新的概念來 改善此基本的概念。所使用一個重要技術是一個所謂的"穿越壁'細 皰連接。成本高的端子被焊接的互相連接條帶"穿越壁"地直接到内 部條帶。一標準的蓋子及排氣孔組件係用來以環氧基樹脂將混合 排水玻璃隔牆面板附著在電流端子孔上做金屬/塑膠薄片零件。 先前的細胞有具"在壁上"連接的開口頂袋。這些動作得 很好，但在罐到端子間有可測量的傳導係數而一個細胞有比其他 者略高的自行放電。這個不一致在製做超過兩個電池時有良好的 可控制性(處理變動性降低），但一項改善認為重要的是完全的密封 袋子中的每個細胞，其在電化學上完全地絕緣所有的電池元件。 這只在可操作的”穿越壁n的連接及密封時是可能的。 範例2 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一個3-細胞電池組合在單一不鏽鋼罐子中。每個細胞包 含一電極堆疊插入在分隔的聚丙稀袋。每個細胞中的電解物質由 聚乙烯袋絕緣，結合氣體薄膜次組件熱溶在每個細胞頂部。此氣 體薄膜此組件係以50 cm2或更多的氣體擴散表面面積設計9每個 組件由熱溶薄膜物質製作為聚乙烯薄片並塑造為片插入到細胞 中。此3-細胞電池共用單一罐子，單一排氣孔及單一組的銅/鎳薄 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 569484 A7
五、發明說明（20) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 片葉狀端子。罐子中的細胞間連接were made藉由將每個焊接 〇Ό05η的鎳葉狀突出物質做成的金屬球焊接穿越此袋子並以 EPDM橡膠填塞物密封。外圍細胞以相同方式焊接穿透此蓋子到 此薄片葉狀端子。 電極堆疊被組合並插入到有Q.25"孔打在突出物上中央的 區域聚乙烯標準袋中。此袋子對齊相鄰細胞而孔則位在正極與負 極突出物的中央。此金屬球被推穿越EPDM墊圈並放在袋壁之 間。正極突出物堆疊、金屬球、袋子、EPDM墊圈、袋子及負極 突出物堆疊的組件接著電阻式的焊接到至多qq7毫m〇hm的連 接中°三細胞堆疊的最後連接是以EPDM橡膠墊圈從突出物經袋 壁到分層Q.QQ5"交替Ni/Cu的條帶到蓋子。此條帶接著經焊接到 外面的細胞間連接器的壁，利用類似架構的Nj金屬球，其為此較 厚的蓋子連接調整。此混合的蓋子是利用薄層組成在標準不鏽鋼 蓋子内、外兩面的標準排水玻璃電路板物質做的。這是由切割兩 個正方的電路板，其合適於蓋子中突起正方面積雨邊的，標準的 端子孔所處的位置。孔四周的區域完全的用環氧基樹脂密封並鑽 出Q.25u的孔。正極离負極的細胞間條帶被焊接，，穿越壁"來變成電 池"旗標"，或外部端子。一環放置在此"旗標”端子基底附近，鎖定 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項 --- 本頁) •線」 569484 A7 _ B7 五、發明說明（21) 在適當位置成為阻擋，並以環氧基樹脂遮蓋直到覆蓋此焊接區域。 母個電極堆蠻包含6個正極與7個貝極的M-108太小。 正極包含大量生產的鎳氫氡化物粉末貼附在泡沫的鎳基質上。此 正電極有31密爾後而每個重大約18克。每個細胞的設計容量為 18·9 Ah。負極包含MF-139Z在銅基質上。有14密爾厚每個重13.5 克。每個細胞的設計負極容量為28.1 Ah，產生設計的化學量比例 1.49 9薄的30 g/m2隔離板同時用在正電極與負電極θ填充的容 積為每個細胞 2.Q g/ah X 19 Ah = 38 g 的 3Q w/o KQH。 電解物質的絕緣係藉由將每個別細胞封入到分隔的8密 爾塑膠袋中。高度不吸水的可熱密封薄膜用做氣體擴散屏障。此 薄膜被密封至袋子中並引入一連串的氣體通道來讓氣體從細皰通 過到共同壓力容器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此電解物質藉由注射加入每個次細胞中，並可以浸泡在 隔離板及電極中。此電池接著被抽成真空來將KOH進一步推擠到 空隙區域。在最後加入KOH厚，每個細胞的填充孔詖熱密封，焊 接電池TIG，並且安裝有彈性的排氣孔。此電池接著被壓縮到8QQ 磅及6CTC的熱處理3天。壓縮被釋放到50-ps丨而電池利用標準 的塑造程序形成。 23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 一 569484 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（22) 在塑造後，此三細胞電池的開路電壓超過4V ’表示三個 細跑為串連的。此電池在C/3放電至2.7 V，或是每個細胞〇·9。 放電曲線相當於中點電壓3.74 V的標準曲線。電池的容量為18.9 Ah，其相當符合於19 Ah的設計容量。能量密度低於相當的控制 細胞，因為電池的未-最佳化設計。有相當多的間置容積及额外的 重量給予新的氣體薄膜空間。 此電池的交流阻抗為4.8 mohm相當於控制混合細跑的 0.37 mohm。理論上，每個18 Ah細胞的阻抗應該三倍於60 Ah 控制細胞的。因為罐子中的三個細胞是$連的，總共的阻抗應該 是3 X 3 = 9倍於此控制細胞，或是9 X Q.37 = 3.33 mohm。實 際上，此阻抗也是每個細跑中電極數目的函數。此混合控制細胞 有24個電極對，而多接合電池只有is個電極對。因此，總共的 阻抗應該是3.33 X 24/18 = 4.44 mohm。對於整體電源的貢獻則 是在細胞的設計中。實驗性的設計係建立來尋找新的設定特色， 利用穿越壁焊接，以及氣體薄膜絕緣。 儘管有較高的阻抗，實際電源效能顯現每個電極對上瓦 特數的增加。從等效的電源測試得出的效能為在5Q% DQD的29Q W/kg及在8Q%❸233 W/kg。在相同喃環階段上控制細胞展現
(請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 寫士 訂· •線」 569484 Α7 Β7 五、發明說明（23) 出5Q% D〇D的312 W/kg及在80%的236 W/kg。電源效能的 摘要顯示在表4中。 此三細胞罐電池歷經48小時的開路忍耐測試。放電曲 線，在開路前及開路後，顯示出平滑的放電曲線。自行放電率為 9·6%，其相當於具MF-139Z合金的控制細胞的大約9%。每個細 胞彼此間為電化學的絕緣，所以不會預期有自分流電流透過電解 物質的充電不平衡情形。 此二重電池罐子在塑造、調節、小循環及測試期間歷經 超過6Q個週期。在這些放電週期期間内的容量普通的發屐，沒有 硬體或其他因為電解質從細皰洩漏造成故障的跡象。 在組合期間，可以在用做細跑密封袋的聚乙烯物質中打 一個孔。這可以製作一新的袋物質來加以避免，其為可熱密封的 並已增加穿洞的抗力。某些新的購物袋物質及聚亞胺酯薄膜已被 設計具有穿洞抗力作為其主要的功能準則。這些新的物質應加以 評估作為目前所使用軟性聚乙烯的替代品。 除了在範例1及範例2說明的多細胞，單塊電池之外， 在此揭示是另一個範例的多細胞單塊電池，其包含複數個電化學 細胞配置在單一電池盒子中。在這個範例中，此單塊電池包含獨 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) am— I n ammme a__i ϋ· ϋ ϋ 1 I » 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 A7 B7 五、發明說明（24) 特設計的電池盒子，在此參考為"單塊盒子"。此單塊盒子最好是以 塑膠物質形成β此塑膠物質最好能抵抗電解物質的腐触。此單塊 盒子有四個一體成形的邊壁，一體成形的基底，以及上盖。 此單塊盒子包含複數個個別的封入物，電化學細胞有效 的配置在其中，這樣每個細胞的電解物質便與其他細胞絕緣，而 來自每個細胞的氣體從此封入物逸出進入單塊電池盒子中。（因 此’來自每一單獨細胞的氣體共用電池盒子中一共同的壓力谷 器）。此單塊盒子還包含複數個互相連接的冷卻劑通道。此冷卻劑 通道配置在至少兩個電化學細胞之間並之有熱接觸°冷卻劑流經 此冷卻劑通遒。 此冷卻劑通道可以流動性的互相連接，透過位在單塊基 底底部的”底部冷卻劑通道"β底部冷卻劑通道可以整合到此基底的 底部中。 一單塊盒子的具體實例顯示在圖3a及3b中。圖3a顯 示的單塊盒子有一基底1Q3及蓋子1Q4。圖3b顯示的基底1Q3 沒有蓋子。 如圖3b中顯示的，此基底包含雨個邊，兩個端點及一個 基底。所顯示的特定單塊電池盒子可適用於稜拄電化學細胞。此 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項 _填寫本頁) 裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 A7 _ B7 五、發明說明（25) 單塊電池盒子的端點係設計來將電化學細胞在壓縮的情形下維持 在盒子中，以便將電池基底凸出膨脹的情形降到最低。如圖3b中 所顯示的，此端點形成長方形的蜂巢狀。分隔放置在單塊的内部 中來形成每個電化學細胞的個別封入物。封入物可由雨個分隔形 成或是形成在一分隔與一邊壁之間。流經單塊基底的冷卻劑内部 的至少兩個冷卻劑被分割到細胞的間隔105中。每個細胞間隔1Q5 插入單一電化學細胞應注意的是電池的電解物質不能通過一細 胞的間隔到任何其他的細胞間隔。然而，電池的氣體可從一細胞 間隔通到另一個細皰間隔。 此分隔可以是"固定的"或"可插入的"。固定的分隔通常在 製造期間整合於基底中並且不能移除。可插入的分隔則可α在基 底製造後放置在基底中。它們在插入後還可以移除。最好，本發 明的單塊電池盒子至少有一個可插入的分隔。 特定的，本發明之一具體實例為具有至少一個可插入分 隔的塑膠單塊稜柱電池盒子。這個可插入的分隔可以調整來有效 的配置在單塊盒子的兩個邊之間，以便與盒子的任一壁或是與固 定分隔或是與其他可插入的分隔合作，來形成一或多個電化學細 胞的封入物。 27 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 裝--------訂---------
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（26) 應注意的是該可插入分隔可以製作來與相鄰壁或相鄰分 隔(或是固定的或是可插入的)"合作"，以便放置在這兩者之間的電 化學細胞有實質一致性的壓縮。例如，可以製造一可插入的分隔 來補償與基底整體製造的固定分隔或壁的"調節角度"。（基底中的” 調節角度"在可製造性上是必需的，這樣的話基底才能與鑄模分 開）。此可插入的分隔可與固定分隔或壁相反的方式做成漸漸變細 的。這造成在電化學細皰表面間更為均勻的壓縮。 分隔可以是隔雜物的分隔或是冷卻劑的分隔β隔離物的 分隔用來將盒子分割成較小的區域並形成上述的封入物。冷卻劑 分隔，除了形成封入物外，也用來冷卻此電化學細跑。 最好，此隔離物分隔整合在此單塊基底中並且是"固定的 u，而冷却劑分隔為’•可插入的"。然而，有可能全部的分隔是可插 入的，藉之允許單塊盒子設計的更大彈性。 在圖3b中顯示的具體實例中，此隔離物分隔1Q7為固 定的而冷卻劑分隔1Q9為可插入的。因為冷卻劑分隔可以在基底 製造後插入到單塊基底中，冷卻劑分隔的壁可做得更薄，藉之提 供增加的冷卻容量。同樣的，因為冷卻劑分隔是可插入的，可加 以調整來提供電化學細皰實質一致性的壓縮(如上面討論的）。 28 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂：
569484 A7 B7 五、發明說明（27) 每個冷卻劑分隔1Q9包含一個系統的冷卻劑通道，其最 好能整合到冷卻劑分隔中。此冷卻劑通道更好的是整合到冷卻劑 分隔的内部。此冷卻劑分隔配置在電化學細胞之間並輿之有熱接 觸。每個冷卻劑分隔的冷卻劑通道流動性的連接到其他冷卻劑分 隔的冷卻劑通道，因此形成一整合可以載負冷卻劑的冷卻系統， 其可以冷卻此電化學細胞。 冷卻劑經由位在單塊基地底部(在此參考為"基底底部*)中 之一對應分隔入口以及相對應的分隔出口來進入及離間每個冷卻 劑分隔1Q7。圖4顯示一基底底部的具體實例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考圖4,此冷卻劑經圖3中顯示的入口管子進入點120a 進入此單塊基底並經此同樣在圖3中顯示的入口管子12Q載負到 罐底部。此冷卻劑藉由其在此罐底部115上的通道管子出口 120b 溢出的此入口管子12Q輸送。此冷卻劑被引導至第一分隔入G 151a。此冷卻劑進入第一分隔入口 i51a，經第一冷卻劑分隔循環， 並經第一分隔出口 151b溢出此地一冷卻劑分隔^在溢出第一分隔 出口 151b後，此冷卻劑經由底部冷卻劑通道131引導至第二分 隔入口 152a，其經由第二冷卻劑分隔循環並溢出此第二分隔出Q 152b。在溢出第二分隔出口 152b，此冷卻劑被經由其進入第二冷 29 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 569484 A7 __B7___ 五、發明說明（28) 卻劑分隔並溢出第三分隔出口 153b的底部冷卻劑通道132引導 至第二分隔入口 153a。這個處理在其他分隔入口及出口 154a、b 及155a、b以及其他的底部冷卻劑通道133及134重複。在冷卻 劑溢出最後一個分隔155b後，其詖引導至出υ管子入口 16Q，在 那裡詖出口管子載負出去。入口管子12Q及出口管子16Q為冷卻 劑入口及出口設備的範例。 應注意的是分個入口及出口提供的開口有助於單塊基底 的製造，因為此罐子最好是以注射鑄模的處理製造。這個開α可 以在製造期間的鑄模空腔工具製作有較大穩定性，以提供較緊尺 寸的誤差容許而有助電池的組裝。並還提供插入到開口中的冷卻 劑分隔有較佳的密封表面。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 應注意的是此冷卻劑可以許多不同的方式循環經過每個 冷卻劑分隔^循環架構的一範例是將此冷卻劑，在經由分隔開口 進入冷卻劑分隔後，向上一個冷卻劑分隔的邊，跨過此分隔頂部， 並向下到此分隔的另一邊(接著經由分隔出口溢出）。這種形態的循 環路徑顯示在圖5中。圖5顯示一冷卻劑分隔1Q9，放置在分個 入口 151a及冷卻劑出口 151b之上。此箭頭顯示冷卻劑的一般路 徑。 ’ 30 本紙國國家標準（CNS)A4規格⑵0 X 297公髮 569484 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 — B7 五、發明說明（29) "^是閉迴路"架構的一個範例細跑間冷卻的閉迴路可 用在母個細胞之間，或規則的間隔，例如在每個第二或每個第三 細胞之間。此冷卻劑可以水平彎曲的方法在細胞之間或周圍遞送， 或是垂直的以"丰螺旋狀"路徑，細皰上及下經由冷卻劑分隔的中 空壁*並接著經由在細跑之下或之上的流通。替代的，空氣流通 路徑可以垂直或水平方向地鑄模到細胞間壁。 如圖4中所見，一冷卻劑分隔的分隔出口流通地連接到 另一個冷卻計分個的分隔入口。在圖4中所顯示的特定連接架構， 此底部冷却劑通道正遞送此冷卻劑，這樣的話它必須進入並溢出 第一分隔再進入第二個，以此類推。這是一種"事連的"連接。其他 的遞送架構也是可能的。例如，此冷卻劑可以被引導，這樣的話 基本上它可以在同一時間進入所有的分隔。這是一種"並聯"的連 接。 , 同樣要注意的是此冷卻劑可以是液體冷卻劑或是氣體的 冷卻劑。如在此使用的"流體"參考為液體或氣體。液體冷卻劑的範 例為水或水/甘醇混合液。氣體冷卻劑的範例為空氣。 此單塊電池盒子包含一盒子的蓋子。圖6顯示一單塊電 .池盒子上蓋的具體實例之上視圖。參考圖6，此上蓋1〇4包含複 ' 31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） _裝------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr---------贫 569484 A7 B7 五、發明說明（30) 數個氣體通道172。每個氣體通道配置在個別電化學細胞的頂部 上。此氣體通道與另一個交流，這樣的話來自每個細胞的氣體透 過相同的排氣孔收集或棑放。 此氣體通道也設計來防止在一個封入物中的電解物質與 另一個的交流。這可由包含一氣體可滲透的排水物質來做到，這 樣的話氣體可以排出封入物但電解物質不能此棑水物質有氣體 擴散表區域，足以補償過度的氣體膨脹速率。這在每個12 Ah電 池大約從5 cm2到50 cm2 θ大體上，此排水物質為任何可讓電池 氣體通過但不讓電池電解物質通過的物質。這種物質的範例為包 含具碳酸鈣之聚乙烯物質。其他的範例包含許多形態的麻布物質。 在單塊電池中的每個電化學細胞包含至少一個正及至少 一個負電極。此電極包含附著在電極上的電流收集突出物，用來 將電能輸送進及出電極。圖7為單塊電池的侧視圖^顯示在圖7 中的是正與負電極182的"堆疊"，其已放置在個別細胞隔間184 中(也就是封入物）。 此複數個電化學細胞可以$連地電氣互相連接在一起。 這可以通過此分隔電氣地連接電流收集突出物來做到^這連結可 藉由焊接一個細胞正電極186a的電流收集突出物到相鄰細胞的負 32 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------I I ^------I--· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 A7 B7 五、發明說明（31) 電極186b的電流收集突出物來做到。這樣的焊接可藉由電阻式的 焊接電極的電流突出物186a、186b之間的連接間隔188做到。 此連接間隔188係在上面有闢於此單塊電池的其他具體實例中加 以說明。
通過分隔的互相連接區域可加以密封來防止電解物質從 一個細胞間隔（也就是一個密封物）交流到其他的細胞間隔(也就 是，另一個密封物卜此密封可藉由利用聚合填塞物，例如EpDM 填塞物來完成^此互相連接區域的密封還可以包含熱融合黏合劑 或環氧基樹胎黏合劑。 大體上，此電化學細胞可以是任何形態的電化學細皰。 此細胞可以式鎳金屬氫化物細胞，其包含了含氫儲存物質做為活 性物質的負電極，以及包含鎳氫氡化物活性物質的正電極。 一稜拄電池的塑膠單塊電池盒子在上面加以說明。放置 在此電池盒子的是複數個各別電氣連結的電化學細跑^此盒子已 整體的形成邊壁及底壁。再者，"可插入的"分隔已在上面加以討論。 在此揭示的是一塑膠卓塊鏡柱電池盒子，其包含至少一個可插入 的分隔。此可插入的分隔被調整到有效的配置在電池盒子的雨邊 壁間’以便與此盒子的邊壁合作或與另一個合作來形成此一或多 33 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： .#1-· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 Α7 Β7 五、發明說明（32) 個電化學細皰的封入物。 此可插入分隔可包含流動性冷卻劑的整體成形的冷卻劑 通道°此冷部劑表面可内部的整合在可插入分隔中^此冷卻劑通 道可内部的形成分隔表面。 此可插入分隔可處有相對的平面表面，對之電化學細跑 可调整來緊臨的。棱柱早塊穩柱電>也盒子的邊壁及此分隔的表面， 在分隔有效的配置在盒子中時，併同來實質一致地壓縮位於其中 的電化學細皰β 同樣在此揭示的是流動冷卻的，塑膠電池盒子其中的改 善包含將冷卻劑從塑膠盒子的底部中冷卻劑通道通過向上經冷卻 劑通道，其冷卻至少一電化學細胞的一表面部份，跨過此表面並 向下經冷卻通道’其冷卻至少一細胞的剩餘表面，並向外到此塑 膠盒子底部中的另一個冷卻通道。 同樣在此揭示的是高容量、高能量的電池模組，其包含 複數個各別稜柱電化學細胞，密封在一盒子中，至少兩組的兩個 細胞被電氣地並聯互相連接而每個這組的並聯互相連接的細胞彼 此串連的電氣互相連接。此稜拄細胞邊的高表面面積與另一個有 緊密熱接觸以防止此模組充電期間的熱脫逸。 34 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) F·裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 A7 B7 i、發明說明（33) 雖然本發明已併同特定具體實例加以說明，那些對本技 藝具一般性技巧的人將察覺可在不背離本發明範疇及精神的情況 下做修改及變化。這樣的修改及變化被認為是在後蚜申請專利範 圍的範略中。 t--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 35 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 569484 A8 B8
    六、申請專利範圍 專利申請案第88114357號 ROC Patent Appln. No.88114357 中文申請專利範圍修正本-附件㈡ Amended Claims in Chinese - Encl.II ~~~(R.1 90~ψΤη~~ϊ^~βϊ^Ά)~~ (Submitted on April (>,2001) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 1· 一種多細胞電池，其包含·· 一電池盒子；以及 複數個電化學細胞，該複數個電氣互相連接的細胞配置在該電 池盒子中，每個電化學細胞包含： 煩 a)至少一個正電極； (V;· 妥 b)至少一個負電極； η 一 M c)隔離板，電氣上絕緣該正電極與負電極，但可以允許離 : 子在該正電極與負電極之間輸送； p d)電解物質圍繞及溼潤該電極與該隔離板；以及 ::: e) 一封入物來圍繞並密封該電極、該隔離板及該電解物 f > 質；該封入物有一開口，大小可以讓氣體及電解物質通過；該開口 5；-還包含不吸水裝置來隔離每個細胞的電解物質，而讓每個各別細胞 「 產生的氣體從該細胞的封入物逸出。 2 ·如申請專利範圍第1項的多細胞電池’其中該電池盒 子還包含： 一基底， 一盒子的蓋子；以及 電池端子，該電池端子提供電氣連接到該在該電池盒子中互相 連接的電化學細胞。 36 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----U——·------------訂---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 569484 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3·如申請專利範圍第2項的多細胞電池，其中該電池端 子包含金屬葉片狀物質，其電氣連接到該在該電池金子中互相連接 的電化學細胞透過該盒子的蓋子。 4·如申請專利範圍第3項的多細胞電池，其中該金屬葉片 狀物質包含銅/鎳薄片葉板物質。 5·如申請專利範圍第2項的多細胞電池，其中該電池盒 子係以塑膠形成的。 6·如申請專利範圍第2項的多細胞電池，其中該電池盒 子是以不鏽鋼形成。 7 •如申請專利範圍第1項的多細胞電池，其中該電化學 細胞為鎳金屬氫化物細胞。 8·如申請專利範圍第7項的多細胞電池，其中每個細胞 的負電極包含氫儲存活性物質而每個細胞的正電極包含鎳氫氧化 物活性物質。 9·如申請專利範圍第6項的多細胞電池，其中該盒子的 蓋子還包含非傳導性物質來絕緣該電池端子與該不鏽鋼盒子。 10·如申睛專利範圍第9項的多細胞電池，其中該非傳導 性物質包含酚玻璃物質，該酚玻璃物質藉由黏合劑附著在該盒子的 蓋子上。 11·如申請專利範圍第1項的多細胞電池，其中該封入物 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ衣 訂---------線赢 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 37 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 ___ C8 ^--—______ D8__ '、申睛專利範圍 係以非傳導性聚合物質形成，其插入到電池的電化學環境中。 12 ·如申請專利範圍第打項的多細胞電池，其中該非傳 性聚合物質包含聚丙稀。 I3·如申請專利範圍第12項的多細胞電池，其中該複數 個電化學細胞的每一個均包含複數個正電極與複數個負電極，每個 封入物包含-從之氣體可逸出的開口，但是電解物質則被防止通 過。 I4·如申明專利範圍第1項的多細胞電池，其中該正電極 與負電極包含電流收集突出物，附著其上以輸送電能進出該電極。 I5·如申請專利範圍第I4項的多細胞電池，其中該複數 個電化學細胞經由該電流收集突出物透過其封入物做串連地電氣 連接。 16·如申請專利範圍第15項的多細胞電池，其中該複數 個電化學細胞經由該電流收集突出物透過其封入物做串連地電氣 連接，藉由將一細胞的正電極的電流收集突出物焊接到相鄰細胞的 負電極。 17·如申請專利範圍第16項的多細胞電池，其中該焊接 由電阻的焊接一連接間隔在電極的電流收集突出物之間來做到。 I8·如申請專利範圍第lv項的多細胞電池，其中該連接 間隔包含從包含錄、鋼、錄合金、銅合金的群組中選出的一或多個 物質。 38 本紙張尺度剌中關家標準（CNS)A4規格（210x 297公髮） ------ --------IT---------^· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 569484 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 I9·如申請專利範圍第18項的多細胞電池，其中該連接 間隔包含從包含鎳及鎳合金的群組中選出的一或多個物夤。 2〇·如申請專利範圍第17項的多細胞電池，其中該連接 間隔包含由鎳包圍的銅中心部份。 21·如申請專利範圍第17項的多細胞電池，其中該連接 間隔含在縱向上被鎳線包裹的銅圓柱體。 22 ·如申請專利範圍第1項的多細胞電池，其中該不吸水 裝置為不吸水物質，這樣氣體可從封入物逸出但電解物質不能。 23·如申請專利範圍第22項的多細胞電池’其中該不吸 水物質有一氣體擴散表面面積對於每12 Ah的細胞容量大約在5 cm2到大約50 cm2之間。 24·如申請專利範圍第22項的多細胞電池，其中該不吸 水物質包含具碳酸鈣化合物填充物的聚乙烯。 25 ·如申請專利範圍第1項的多細胞電池，其中每個該細 胞還包含一密封位在該封入物的互相連接區域以防止該封入物中 的電解物質進入相鄰互相連接細胞的封入物。 26·如申請專利範圍第25項的多細胞電池，其中該密封 包含聚合填塞物。 27·如申請專利範圍第26項的多細胞電池，其中該聚人 填塞物為EPDM橡膠填塞物。 39 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----I 訂---------線‘ 569484 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 28·如申請專利範圍第25項的多細胞電池，其中該密封 係從包含熱融黏合劑，及環氧基樹脂的群組中選出。 29· —種多細胞，塑膠單塊電池，該電池包含： 一電池盒子，其具有四個整體成形的邊壁，一個整體成形的基 底，以及上蓋；以及 以及複數個電氣互相連接的電化學細胞配置在該電池盒子中， 該複數個電化學細胞的每一個包含： a) 至少一個正電極； b) 至少一個負電極； c) 隔離板，電氣上將該正電極與該負電極絕緣，但允許離 子在正電極與福電極間輸送；以及 ⑴電解物質圍繞並溼潤該電極與該隔離板； 該電池盒子包含： 複數個細胞有效配置在其中的各別封入物，這樣的每個該 細胞的電解物質可與所有其他該細胞絕緣，而來自每個該細胞的氣 體從該封入物逸出到該電池盒子中；以及 複數個互相連結的冷卻劑通道，該冷卻劑通道配置在至少 兩個該電化學細胞間並與之有熱接觸，且冷卻劑流經該冷卻劑通 道。 30·如申請專利範圍第29項的多細胞、單塊電池，其中 該冷卻劑通道透過位在該基底底部的底部冷卻劑通道而互相連 接。 31·如申請專利範圍第3〇項的多細胞、單塊電池，還包 40 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽X 297公髮y . --------IT---------il· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8B8C8D8 569484 六、申請專利範圍 含插入在該電池間的冷卻劑分隔，該冷卻劑分隔有該冷卻劑通道整 合於其中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 32 ·如申請專利範圍第31項的多細胞、單塊電池，其 中該冷卻劑經由位在該基底底部上的冷卻劑入口進入每個該冷卻 劑分隔； 泫冷卻劑經由位在該基底底部上的冷卻劑出口逸出每個該冷卻 劑分隔；以及 I 該冷卻劑流入該冷卻劑入口，向上該冷卻劑分隔的一邊，跨該 冷卻劑分隔頂部，向下該冷卻劑分隔的另一邊及由該冷卻劑出口出 去。 33·如申請專利範圍第29項的多細胞、單塊電池，其中 該基底還包含冷卻劑入口設備及冷卻劑出口設備。 34·如申請專利範圍第29項的多細胞、單塊電池，其中 該盒子的蓋子包含複數個氣體通道，每個配置在該多細胞、單塊電 池的各別細胞頂部。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 35·如申請專利範圍第34項的多細胞、單塊電池，其中 該氣體通道與另一個交流，這樣來自每個細胞的氣體經由單一排氣 孔收集與排放，該氣體通道也被設計來防止來自一封入物的電解物 質與另一個交流。 36·如申請專利範圍第35項的多細胞、單塊電池，其中 該氣體通道也被設計來防止來自一封入物的電解物質與另一個的 交流，藉由包含一氣體可滲透的不吸水物質，這樣氣體可從該封入 41 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） 569484 Α8 Β8 C8 D8 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 六、申請專利範圍· 物排出但電解物質不能。 37·如申請專利範圍第i項的多細胞、單塊電池，其中該 不吸水物質有一氣體擴散表面面積對每12 Ah的細胞容量在大約5 cm2到大約5〇cm2。 38 ·如申請專利範圍第37項的多細胞、單塊電池，其中 該不吸水物質包含具有碳酸約填充物的聚乙烯。 39· 如申請專利範圍第29項的多細胞、單塊電池，其 中該正電極與負電極包含附著在該電極上的電流收集突出物，以便 輸送電能進出該電極。 4〇·如申請專利範圍第39項的多細胞、單塊電池，其中 該複數個電化學細胞藉由電流收集突出物透過該複數個包圍每個 細胞之各別封入物的此塑膠壁做串連的電氣連接，該互相連接包含 一岔封來防止來自一封入物的電解物質與另一個交流。 41·如申請專利範圍第4〇項的多細胞、單塊電池，其中 該複數個電化學細胞藉由該電流收集突出物透過其封入物做串連 的互相連接，藉由將一細胞正電極的電流收集突出物焊接到相鄰細 胞的負電極。 ' 42·如申請專利範圍第41項的多細胞、單塊電池，其中 該焊接由電閑焊接-連接間隔在電極的電献集突出物之間 做到。 43·如申請專利範圍第42項的多細胞、單塊電池， 42 I紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4規格（21() χ 297公爱- 其中 -----L---·------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 098899 ABCD 569484 夂、申請專利範圍 該連接間隔包含從包含鎳、銅、鎳合金、銅合金的群組中選出的一 或多個物質。 44 ·如申請專利範圍第43項的多細胞、單塊電池，其中 該連接間隔包含從包含鎳及鎳合金的群組中選出的一或多個物 45·如申請專利範圍第42項的多細胞、單塊電池，其中 該連接間隔包含由鎳包圍的銅中心部份。 46·如申請專利範圍第42項的多細胞、單塊電池，其中 該連接間隔含在縱向上被鎳線包裹的銅圓柱體。 47·如申請專利範圍第4〇項的多細胞、單塊電池，其中 該密封包含聚合填塞物。 48·如申請專利範圍第47項的多細胞、單塊電池，其中 該聚合填塞物為EPDM橡膠填塞物。 49·如申請專利範圍第48項的多細胞、單塊電池，其中 該密封係從包含熱融黏合劑，及環氧基樹脂的群組中選出的_或多 個元件。 50·如申請專利範圍第29項的多細胞 '單塊電池，其中 該電化學細胞為鎳金屬氫化物細胞。 51·如申請專利範圍第50項的多細胞、單塊電池，其中 每個細胞的負電極包含氫儲存活性物質而每個細胞的正電極包含 43 本紙張尺度朗中關家標準（CNS)A4雜（21() x 297i^7 ----l·---.------------訂 i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 鎳氫氧化物活性物質。 52·如申請專利範圍第29項的多細胞、單塊電池，其中 電池基底包含兩個邊，兩個端點及一個底部，該端點係加以設計以 便該電化學細胞於壓縮情況下容納在該盒子中，藉之將電池基底的 膨脹降到最低。 53·如申請專利範圍第52項的多細胞、單塊電池，其中 该端點形成如長方形蜂巢狀。 54·如申請專利範圍第29項的多細胞、單塊電池，其中 该冷卻劑是液體的。 55·如申請專利範圍第29項的多細胞、單塊電池，其中 該冷卻劑是空氣。 56·在一流體冷卻的，一種塑膠電池盒子包含複數個電化 學細胞，其改善包含： 讓冷卻劑由一冷卻劑通道經過在此塑膠盒子的底部中，向上經 冷卻劑通道，其冷卻至少一電化學細胞的表面部份，跨過表面及向 下通過冷卻劑通道，其冷卻該至少一細胞的該一表面的其餘部份， 並向外到此塑膠盒子底部中另一個冷卻通道。 57· —種高容量，高能量電池模組，其包含複數個各別稜 柱電化學細胞封入在一盒子中，至少兩組的兩個該細胞被並聯的電 軋互相連接而這組並聯互相連接細胞的每一個彼此串連的電氣互 相連接。 --------.----衣--------訂--------—線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 44 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 569484 A8 B8 ----- C8 -------------- D8 申M專利範圍 ^ 58·如申請專利範圍第57項的電池模組，其中該細胞的 Γ7表面積邊與另_個有緊密的熱接觸來防止模組充電期間的熱脫 逸。 59·如申請專利範圍第58項的電池模組，其中該細胞為 鎳金屬氫化物。 60 ·在一塑膠的單塊稜柱電池盒子，該盒子有複數個各別 電化學細胞電氣地互相連接並有效的配置在其中；該盒子有整體成 形的邊壁與底壁，此改善包含： 至少一可超入的分隔，調整來有效的配置在該盒子的兩邊壁 間’以與盒子的壁或其他分隔合作形成一或多個細胞的封入物。 61·如申請專利範圍第60項的電池盒子，其中該至少一 個分隔包含流體冷卻劑的整體成形冷卻劑通道。 62·如申請專利範圍第61項的電池盒子，其中該冷卻劑 通道在内部形成分隔表面。 63·如申請專利範圍第58項的電池盒子，其中該至少一 個分隔有對立的平面表面，對之電化學細胞可調整來緊臨的；而此 盒子的邊壁及此分隔的表面在該分隔有效的配置在該盒子中時，併 同來實質一致地壓縮位於其中的電化學細胞。 45 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------^^衣--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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